Science 版 (精华区)

发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》最早的生日
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日16:00:40 星期六), 站内信件


                         最早的生日

    宇宙中最早的物体显然是宇宙本身。宇宙有其最早的生日，但它
是在什么时候诞生的，这还是个问题，而在1987年，科学家对此又进
行了一次新的估算。

    直到60年前，才有人对宇宙究竟有多大年龄有了一些概念。即使
地球本身也有46亿岁了（现在科学家对这个数字感到十分肯定），宇
宙在它形成前，也许已存在了无限长时期。

    但另一方面，在20年代，爱德温·P·哈勃（Edwin P. Hubble）
估算了各种星系离地球的距离和它们离开我们的退行速率（它们几乎
全都在退行着）。看起来很清楚：星系离得越远，它退行得也越快，
而且退行的速率与其距离成正比。恰以这种方式普遍存在的退行最容
易被理论解释为整个宇宙正在膨胀。

    假如有人想象时间本身能够逆转（犹如在一部倒向放映的影片里）
的话，那么所有的星系便仿佛正在相互接近，直到在某一点，它们撞
在一起聚集成一团。

    正是由于这个缘故，1927年，一位比利时天文学家乔治·拉迈特
雷（Georges Lemaitre）曾认为宇宙起源于一团高度致密的物质的爆
炸。星系目前仍在彼此退离则是那次原始爆炸的结果，而它现被通俗
地称为“大爆炸”。

    在1929年，哈勃曾认为那次大爆炸发生在20亿年前。这曾引起一
场轰动，因为地质学家十分肯定地球比20亿年要老得多（我们现在已
经知道，地球的年龄是20亿年的两倍还多）。哈勃的估计便意味着地
球的年龄比整个宇宙的年龄还要大。

    对于星系，天文学家认为并无争议，所以直到1942年才打破僵局。
那时德裔美籍天文学家瓦尔特·巴德（Walter Badde）利用战时灯火
管制的机会，详细研究了仙女星系（离我们最近的大星系）。结果弄
明白天文学家用来推测星系距离的一个方法具有某些意想不到的复杂
性。考虑到那些复杂性，所有星系彼此之间的实际距离要比过去认为
的大两倍。这就是说，假如时间逆转的话，星系会合所需的时间比过
去认为的至少要长2倍，所以大爆炸发生的时刻比以前计算的至少要早
2倍。对于新估算的宇宙的最小年龄为60亿岁，地质学家也感到满意。

    然而，天文学家并没有到此为止。他们继续对星系退行的速率作
更精确的测量，并作能使他们知道单个恒星的年龄可能有多大的精细
观测。其结果是，现在天文学家确信宇宙的年龄大约在100亿～200亿
年之间。最常引用的数值（例如，我所引用的）则是这2个数的中间值，
即150亿年。大多数天文学家实际上觉得宇宙年龄的真正数值很可能是
大于150亿岁，而不是小于150亿岁。

    荷兰格罗宁根大学的天文学家哈维·布彻（Harvey Butcher）从
另一角度处理这个问题。通过分析一颗特定恒星的光，能够告诉我们
其中含有什么化学元素。这些元素中的某些属于放射性元素；根据由
这些放射性元素衰变所产生的元素数量可以估计出恒星的年龄。某些
恒星似乎大致与宇宙有同样的年龄，因而它们必然在大爆炸后不久就
已形成。

    布彻研究了在这些很古老的恒星里的钍和钕两种元素。在这些恒
星的内部条件下，钍应以一定的速率衰变成钕。布彻算出这种衰变持
续进行了差不多100亿年。这就是说这些恒星本身的年龄不超过100亿
岁，他于1987年7月宣布了这一数值。由于这些恒星属我们所能见到的
最老的恒星之列，所以宇宙的年龄可能至多为110亿或120亿岁。

    然而，布彻的测定是极需要审慎的，而且他所研究的恒星有可能
实际上不是最老的。所以天文学家小心翼翼地对待这一新的估算结果。
就最近的无数年而言，宇宙的年龄仍是供人竞相研究的课题。


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